4. 中小型空調熱泵設備與系統(tǒng)

　?。ū竟?jié)作者：清華大學王寶龍副教授、博士生應雨錚，南京航空航天大學張朋磊副教授、碩士生李曉林）

　　

　　4.1 技術特點　　

　　在中小型空調設備與系統(tǒng)方面，格力、美的、海爾、松下、天加等眾多國內外知名企業(yè)均參加了本次展會。在本次展會中，多聯機技術不斷創(chuàng)新，智能、舒適和節(jié)能成為多聯機技術的重要發(fā)展趨勢；新風除濕一體機大量涌現，滿足日益提高的建筑新風及濕度控制需求；家用空調器與光伏/儲能系統(tǒng)深度融合，打造家庭能源中心，助力實現“雙碳”目標；空調室內機與建筑一體化推動風管機發(fā)展；制冷劑替代持續(xù)推進，影響深遠。

 

　　4.2 特色產品　　

　　作為市場占比最大的中央空調系統(tǒng)形式，多聯機產品不斷創(chuàng)新，在追求性能提升的基礎上，進一步向智能化、健康化、舒適化和多功能化發(fā)展。美的展出了MDV8無界多聯機，該款多聯機具有以下特點：（1）采用IP55級別全密閉電控防護設計，可防止風沙、雨雪、蚊蟲、入侵電控元器件；（2）采用智能電控熱管理系統(tǒng)，使用制冷劑冷板直冷技術，實現對腔體內部溫度精細化管控，大幅擴大多聯機使用地域限制，且保證產品穩(wěn)定性；（3）使用了寬電壓通信技術(0~36 V代替0~5 V)，實現了無屏蔽線超強抗干擾通訊，節(jié)省安裝成本30%以上，實現了室內機掉電情況下的狀態(tài)回正，解決了多聯機室內外機組分區(qū)能源管理的行業(yè)痛點；（4）采用多聯機智能算法融合技術，實時監(jiān)測多聯機臟堵狀況、冷媒不足等故障，實現準確故障預診斷；（5）側出風設計提供同層布置新選擇，可選外機采用側向或上側排風，多聯機外機可在層間布置，安裝靈活，且外機靜壓可維持80 Pa，即使圍護結構有格柵設計也可保證良好的排風散熱。該產品也最終獲得本年度制冷展“直膨式空調熱泵設備”類唯一的金獎產品。

圖4-1 美的MDV8無界多聯機

　　

　　面向多聯機實際運行中負荷率普遍低于30%導致的能效大幅下降問題，珠海格力電器股份有限公司展出了智睿多聯機（圖4-2）。該機組采用可實現吸氣大范圍調節(jié)的大小缸切換轉子壓縮機，低負荷率時，僅小容積氣缸運行，提高壓縮機運行頻率，實現效率提升；高負荷時，大/小氣缸同時運行，保證了最大能力輸出時降低運行頻率，實現全負荷高效運行。該產品解決了多聯機長期低負荷下低效運行的行業(yè)難題，符合中國居民“部分房間即開即用”的使用習慣。

　　

　　除此之外，該多聯機具有舒適、降噪、健康三大特點，采用濕度修正技術，實現濕度的準確控制，壓縮機采用低噪設計，實現負荷動態(tài)自適應降噪，末端可實現相變分離自清潔、外機可實現反轉除塵、可選配凈化殺菌模塊。

(a) 格力智睿多聯機 (b) 格力大小容積切換壓縮機　　

圖 4-2 格力基于大小容積切換壓縮機技術的高效智睿多聯機

　　

　　4.2.2 新風除濕一體機大量涌現，滿足日益提高的建筑新風及濕度控制需求

　　近年來，隨著人們室內環(huán)境的要求不斷提高，包括濕度、新風、凈化等指標均越來越受到用戶和企業(yè)關注。新風除濕機可一次性實現上述多個目標，因此在本次展會上，很多廠商推出了新風除濕一體設備。

　　

　　在本屆制冷展中，芬尼克茲、中廣、松井、Jaga、德國博樂、蘭舍、克萊門特、仕科約德、凈松、五恒、濕騰等廠商展出了大量不同類型的新風除濕一體機。如圖4-3所示。

　　(d) Jaga撒哈拉II　　

圖 4-3 新風除濕一體機

　　

　　新風除濕一體機一般包括除濕模塊、送風模塊、空氣凈化模塊，部分廠商推出的機型還包括熱回收模塊。新風除濕一體機按管口布置形式一般可以分為兩管式、三管式、四管式和五管式。兩管式新風除濕機只有室外新風進口和室內送風出口，只為新風凈化除濕，室內一般為正壓。三管式新風除濕機一般結構和運行原理如圖4-4 (a)所示，包含室外新風口、室內送風口和室內回風口，可以通過開關風口的電動風閥實現單獨/聯合為室外新風和室內回風除濕和凈化。兩管式和三管式新風除濕機不具有排風功能，可以使室內保持正壓，配合輻射制冷/冷梁使用結露風險較低，但可能無法保障廁所、棋牌室等需要排風場合的空氣質量。四管式新風除濕機不僅包括室外新風口、室內送風口、室內回風口，同時設置排風口，一般可以通過管道閥門調整以實現三管式新風除濕機的功能，還可以獨立排風，且通常設置全熱交換器回收室內熱量和冷量，如圖4-4 (b)所示。五管式新風除濕一體機的常見送風原理如圖4-4 (c)所示，室內回風口和室內排風口單獨設置，室外新風和部分室內回風混合后經過除濕、凈化送入室內，還有一部分室內回風排出室外，五管式新風除濕機可實現單獨新風、室內空氣循環(huán)高效除濕、“新風+除濕”等模式，空氣處理方式更加靈活多樣。

圖 4-4 不同形式的新風除濕一體機常見運行原理圖

　　

　　以芬尼克茲的一款五管式新風除濕機為例，如圖4-5所示，其包含蒸氣壓縮除濕系統(tǒng)、送/排風機、全熱交換器、濾網、傳感器、冷凝水泵等主要部件。夏季和除濕運行時，通過電動風閥控制新風和回風比例，混風依次經過蒸發(fā)器降溫除濕、冷凝器再熱、過濾芯凈化，最后經過全熱交換器與排風進行熱回收后送入室內。在過渡季、冬季運行時，蒸氣壓縮除濕系統(tǒng)可不工作，新風或混風與排風進行全熱交換后直接送入室內，滿足室內的新風和凈化需求。此外，Jaga等廠家還推出了雙新風口/雙冷凝器新風除濕機，將壓縮機余熱通過獨立的新風口排出室外，保障出風溫度恒定，如圖4-6所示。

圖 4-5 芬尼克茲新風除濕機內部結構

圖 4-6 雙冷凝器新風除濕機

　　

　　值得注意的是，新風除濕末端與顯熱末端的聯合使用可實現住宅建筑的溫濕度分控，從而提升空調能效。在本屆制冷展獲得創(chuàng)新產品獎的南通華信“5+10”溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)即使該技術的良好實踐。

　　

　　4.2.3 家用空調器與光伏/儲能系統(tǒng)深度融合，打造家庭能源中心，助力實現“雙碳”目標

　　在“雙碳”背景下，太陽能等新能源得到廣泛應用，太陽能和空調系統(tǒng)的深度融合和綜合管理調度，成為制冷行業(yè)關注的重點。本屆制冷展上，大量廠家展示了空調設備的新能源化、直流化等產品，力圖解決光伏輸出直流電直接驅動空調、直接并網、儲能直流對接、供需聯動等多能互補供電的問題，助力實現“雙碳”目標。

　　

　　如圖4-7所示，格力推出的“光儲空多聯機GMV尊墅家庭中央空調”發(fā)明了光伏直驅、雙端多元、多元換流、能源信息智慧管理等核心技術，可與光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和空調系統(tǒng)高度融合。該產品具備光伏直驅空調、光伏儲能儲電、光伏余電并網、空調離網運行功能。光伏直驅空調功能中，直流直驅利用率達99%，較常規(guī)系統(tǒng)提升效率約 5%~8%；省略了多個變流器及中間配電，實現設備和工程一體化，節(jié)省成本，安裝方便簡單。光伏儲能儲電功能中，利用儲能技術可實現電網的峰谷調節(jié)，同時光伏技術可就地消納，避免光伏不穩(wěn)定、日夜間接性的不良影響，多余電能可直接并網，支撐離網運行，實現即發(fā)即用、自發(fā)自用?？照{離網運行功能中，除常規(guī)交流電運行外，還支持 DC400V（兼 375V）、 DC800V（兼 750V）純直流電運行。

(a)格力GMV尊墅家庭中央空調儲能方案

(b) 光伏直驅變頻空調系統(tǒng)

圖 4-7 格力GMV尊墅家庭中央空調

　　

　　如圖4-8所示，海爾推出的“零碳光驅儲能方案”。該方案可通過光伏發(fā)電再配合儲能管理系統(tǒng)，將光伏發(fā)電儲存起來，進一步可供給空調主機使用，多余的電還能供給電網，光伏發(fā)電配合儲能管理可盡可能減小光伏不穩(wěn)定、日夜間歇性帶來的影響。儲能管理系統(tǒng)同時可將電網的谷電儲存起來，通過空調主機給用戶供冷或供暖。同時，光熱光伏也可配合熱水水箱和蓄熱單元將熱量儲存或供用戶生活熱水使用。而空調主機一方面通過冷媒將冷量/熱量送入室內機給用戶供冷供熱，另一方面結合換熱單元和蓄熱單元可以將冷量或熱量儲存起來，實現對電網的削峰填谷，同時蓄冷技術的使用使得空調的用電費用也可相應降低。

圖 4-8 海爾零碳光驅儲能方案

　　

　　4.2.4 制冷劑替代持續(xù)推進，影響深遠

　　在《基加利修正案》履約和“雙碳”戰(zhàn)略背景下，研發(fā)采用可能新替代工質制冷空調設備則成為了各個企業(yè)先導研究的重要內容。對于中小型空調設備與系統(tǒng)，HFC32、HC290、HFOs等被重點關注。本次展會上除了傳統(tǒng)大廠推出低GWP工質空調器和多聯機外，大量其他參展商也展出HFC32熱泵熱水器、多聯機、分體機等和HC290家用空調器等，如圖4-9和圖4-10所示。

(a) 雅凱HFC32熱泵熱水器   (b) 天加HC290空調

圖 4-9 采用環(huán)保工質的空調及熱泵熱水器

　　

圖 4-10 美芝HC290產品

　　

　　冷媒泄漏不僅易引起臭氧層破壞和溫室效應等不利影響，同時為居民生活環(huán)境帶來安全隱患，特別是易燃易爆的制冷劑。冷媒運行泄漏較慢，不易察覺。本次展會上，四方光電繼續(xù)展出了冷媒泄漏檢測傳感器（圖4-11），其具有報警即時、精度高、無誤報漏報等優(yōu)勢，且可監(jiān)測R32、R290、R454A、R454B、R1234ze、R1234yf、CO2等多種制冷劑。

圖 4-11 四方光電冷媒泄漏傳感器

　　4.3 評價與展望　　

　　后疫情時代，制冷展的規(guī)模和展品數量恢復明顯，中小型空調設備與系統(tǒng)方向的技術發(fā)展也取得了長足的進步。多聯機技術不斷創(chuàng)新，智能、舒適、節(jié)能成為多聯機技術的發(fā)展趨勢。

　　

　　新風除濕一體機大量涌現，滿足日益提高的建筑新風及濕度控制需求，促進溫濕度獨立控制系統(tǒng)發(fā)展。家用空調器與光伏/儲能系統(tǒng)深度融合，打造家庭能源中心，助力實現“雙碳”目標。

　　

　　制冷劑替代持續(xù)推進，影響深遠。展望未來，中國制冷空調行業(yè)面臨《基加利修正案》履約和碳中和的雙約束發(fā)展，既是挑戰(zhàn)也是機遇，國內各行業(yè)應積極思考研究，合作做好中國制冷空調行業(yè)長期高質量發(fā)展路線規(guī)劃。